氯化钾酸性镀锌载体光亮剂的研制摘要氯化钾镀锌由于镀液中不含有络合剂，所以对光亮剂性能要求比较高，氯化钾镀锌光亮剂按作用分主要有三种：主光亮剂、载体光亮剂、辅助光亮剂。
本次实验主要是载体光亮剂的研制实验，通过大量的实验，得到的实验配方使镀液浊点达到63℃，与辅助光亮剂配合使用可得到较好的高温性能。
镀液的分散能力、覆盖能力也都与某公司产品性能相近。
为了能得到较为优良的镀液性能，本文还对氯化钾镀锌相关的工艺条件进行了了一定的讨论。
关键词: 载体；光亮剂；镀锌Research on carrier brightener based on acidic potassiumchloride zinc platingAbstract It need super performance for brightener because it contains no complex compound. The brightener for potassium chloride zinc plating according to its function can mainly class into the following three kinds: main brightener, carrier brightener, subsidiary brightener. The main purpose for this experiment is study on carrier brightener. Through lots of experiment a carrier brightener has a high temperature tolerance when combine with subsidiary brightener was obtained, which its cloud point can sustain until 63 ℃. The throwing power and covering power for the plating solution are similar to an existing product of one company. In order to achieve a excellent performance, the relevant process conditions for potassium chloride zinc plating were also discussed.Key words: Carrier；Brightener；Zinc plating1绪论1.1镀锌及其发展锌镀层的外观才呈清白色，标准电极电位为-0.76V，易溶于酸，也溶于碱，是典型的两性金属。
锌在干燥的空气中几乎不发生变化，锌腐蚀的临界湿度大于70%，因此在腐蚀性大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜，这层膜有一定的缓蚀作用；锌与硫化氢等含硫化合物起反应生成硫化锌；锌易受氯离子浸蚀，故在海水中不稳定[1]。
锌在密闭或通风不良，空气潮湿的条件下，与非金属材料的挥发物(低分子的羧酸、醛、酚、氨等)接触时，锌易遭腐蚀，生成白色疏松的腐蚀产物，俗称“白霜”。
锌在高温、高湿、密闭条件下，与胶木、油漆、木材释放的挥发物接触，锌有生长细丝单晶的倾向，俗称“长毛”。
由于锌资源丰富，因此价格便宜；另外锌的标准电位比铁负，对铁而言是阳极性镀层，能提供可靠的电化学保护（但是在70℃的热水中，锌的电位却比铁的电位要正，这样在如热交换器之类的材料就必须要求锌层要厚并且要没有空隙）。
锌镀层经铬酸盐处理后非但能够得到漂亮的外观，而且还能大大提高其抗腐蚀的能力。
因这些关系，所以锌是电镀金属中用量最大的一种金属，据粗略估计，它在电镀总量中占据的份额要达到60%以上，可说是最量大面广的镀种。
在电镀史上，镀锌是最早被研究的镀种之一。
1807～1827年间就开始了电镀锌的研究工作。
1827年开始在铁钉上采用镀锌。
第一个镀锌专利发表于1852年，随后1855年提出了氰化镀锌专利，1921年Blum氏发明的氰化镀锌才真正具有工业使用价值，后来又有了氰化镀锌光亮剂的研究，到19世纪30年代末期氰化镀锌光亮剂以趋于完善，之后氰化镀锌一直占据统治地位直到19世纪60年代初，迄今国内外还有应用[2]。
但由于氰化镀锌中大量使用巨毒的氰化物，其镀液的废水、废气对人类环境造成了严重污染，也已经引起了各方面的重视。
对无氰镀锌的研究也就相继出现。
无氰镀锌在19世纪70年代中期发展迅速，当今国内外使用的主要镀锌类型是锌酸盐镀锌、低氰镀锌和弱酸性无氨氯化物镀锌。
弱酸性无氨氯化物镀锌在我国应用范围很广，用量非常大。
1.2氯化物镀锌氯化物镀锌有着电流效率高（95%以上）、槽压低，由于电流效率比氰化镀锌提高了25%左右，而槽压比氰化镀锌降低了25%以上，这样就比氰化镀锌节省用电50%以上。
氯化物镀锌的整平性超过光亮氰化镀锌和光亮锌酸盐镀锌，其光亮度比后两者都要佳。
经铬酸盐钝化处理后之，其镀层外观可以和镀铬层乱真[3]。
由于其电流效率高，镀液的氢超电压也高。
所以能在铸铁件上方便地沉积锌镀层，这一点要比氰化镀锌和锌酸盐镀锌优。
另一个优点就是在电镀中逸出的气体少，一般可不装通风设备。
而氰化镀锌和锌酸盐镀锌则必须要有通风设备。
氯化物镀锌有三种支持电解质。
因支持电解质的不同，槽液也就有3大类配方。
即氯化氨配方、氯化钾配方、氯化钠配方。
[4]氯化氨配方在使用过程中会因温度的升高而使氯化氨分解，析出大量的氨气，对钢材设备的腐蚀性非常严重；另外它还会络合镀液中的铜等杂质离子，增加了废水处理的难度，现已应用很少。
而氯化钠镀锌溶液的因其电阻大，对光亮剂的要求又比较高，一般的光亮剂在这种镀液中是很容易被盐析的，温度高时这种现象就更严重；虽然其成本低但维护费用高，这种镀液工艺应用不广。
1.3氯化钾镀锌1.3.1氯化钾镀锌概述氯化钾镀锌是在八十年代发展起来的一种光亮镀锌工艺。
近20年来，在国内外都得到了较快的发展。
国内于氯化钾镀锌光亮剂的研制上在十几年前就达到了国际先进水平，工艺也已基本成熟。
氯化钾镀液的特点：(1)是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理；(2)镀层的光亮性和整平性优于其它镀液体系；(3)电流效率高，沉积速度快；(4)氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等容易施镀。
不过镀液中氯离子含量大而且镀液弱酸性对设备有一定的腐蚀作用。
1.3.2氯化钾镀锌的原理氯化钾镀锌因为在镀液中不含有络合剂，锌是以单盐形式存在于镀液中，其电沉积的过程很简单，只是二价的锌离子在阴极表面得到两个电子，锌就被还原析出。
阴极上还有少量的氢气放出。
1.3.3镀液中各成分的作用氯化锌氯化锌是主盐，是锌离子的供体。
氯化锌本身还是一种导电盐，也能增加镀液的电导性，其浓度高，电阻小，槽电压就比较低，能够节省电量。
锌离子浓度高时，电流效率也高，容许的电流密度也可大；但过高锌层结晶粗糙，深镀能力变差，而且镀液浊点下降。
锌离子浓度低了，电流效率和容许的电流密度也低，但分散能力会相应要好些；过低其深镀能力将降低。
在工作中。
锌离子有上升趋势，所以在停镀的时候可以把阳极拿出来使锌离子上升趋势减慢。
一般应控制在50～100g/L 。
氯化钾氯化钾是镀液中的支持电解质，对锌有微弱的络合作用，但它主要还是起导电和活化阳极的作用。
氯化钾的浓度高些，镀液的导电性能好、电阻小和槽压低，除了能节省电量之外，还能改善低电流密度区的镀层质量，提高镀液的深渡能力，阳极锌板也不容易钝化；它的浓度太低这些优点就不能显现出来，而是成了劣势。
但是氯化钾的浓度也不是越高越好，因为氯化钾的浓度过高，就意味着到饱和或者接近饱和的程度，而饱和溶液离子的活度将降低；另外，氯化钾的溶解度随温度的变化很大，过高时当温度降低时，氯化钾就有可能要析出来。
所以在要选择一个比较合适的氯化钾浓度，这样有利于镀液的稳定。
硼酸硼酸是一种性能较好的缓冲剂，在镀镍溶液中它成了一种必要的组分。
氯化钾镀锌溶液的pH值与镀镍溶液接近，因此也有较好的缓冲效果。
硼酸的存在，使镀液的pH值能保持相对的稳定。
这是因为硼酸是一种三元弱酸，在镀液pH 值发生变化时能离解出氢离子或吸收氢离子，从而起到缓冲作用：H3BO3 H2BO3+H+，H+ + OH-→ H2O。
这一反应是可逆的。
而且硼酸能根据溶液不同pH 值的现状，能够释放出1～3个H+，反过来也可以吸收1～3个H+，这样起到缓冲调节作用。
如果镀液中少了硼酸，阴极电流密度范围就会缩小。
这是因为当电流密度增大时，在阴极区域因析氢而提高了pH值，OH-就会与锌或铁杂质形成氢氧化锌或氢氧化锌和氢氧化铁共析，使镀层粗糙灰暗失光。
硼酸的使用量应是越多越好，但考虑其溶解度的问题，一般控制的20～40g/L。
添加剂氯化钾镀锌溶液如果没有添加剂的话，所得到的镀层是粗糙疏松呈海绵状的，要获得结晶细致和光亮的镀层，完全要靠添加剂；添加剂的好坏是决定镀层质量的最重要因素。
其光亮剂按作用说可分为三类：主光亮剂、载体光亮剂和辅助光亮剂。
主光亮剂是一种能产生显著的光亮和整平作用的有机物，其分子结构中应含有一个羰基，如芳香酮或芳香醛，某些杂环醛也可以使用。
但是这类物质难溶于水中，要载体光亮剂来为它增溶，使其能分散在镀液中。
[5]目前主要使用的有苄叉丙酮和邻氯苯甲醛。
载体光亮剂一般采用聚醚类非离子表面活性剂，载体光亮剂起着细化结晶和增加主光亮剂溶解的双重作用[6]：非离子表面活性剂可以吸附在电极上，其吸附电位在-1.1～-1.7V之间，由于吸附使电极电位变负，从而增大了阴极的极化作用，可使结晶变的细致，而不是疏松和海绵状的镀层；其增溶作用是将主光亮剂分散在载体光亮剂的胶束之中，一起分散于水中。
载体光亮剂是依靠众多的醚键和水分子中的氢键作用所致。
由于氢键能较小，当温度高时即氢键断开，水溶性降低，聚醚化合物即游离出来，此时溶液发生混浊。
溶液由清澈到开始边浑浊的温度叫浊点温度。
所以选择载体光亮剂时一定要注意其浊点温度。
在载体的组合使用时，采用长短碳链的非离子表面活性剂配合使用效果更佳[7-8]。
辅助光亮剂主要是提高低电流密度区的光亮度，与主光亮剂相配合，发挥协同效应，能明显地扩大光亮电流密度范围，以获得全光亮的镀层。
辅助光亮剂一般选用不饱和芳香族羧酸或其磺酸盐。
常用的有苯甲酸钠，亚甲基二奈磺酸钠(扩展剂)，烟酸等化合物。
2 实验部分2.1实验仪器设备表1 实验仪器设备Table 1 The experital instrument and equipment仪器设备产地JZ-T 赫尔槽实验仪广州二轻研究所实验用赫尔槽广州二轻研究所DJH-G3000 电解式测厚仪武汉材料保护研究所PHS-3C精密pH计上海雷磁仪器厂其他玻璃仪器若干2.2实验药品表2 基础溶液所用药品药品名称级别状态KCl 化学纯晶状白色固体ZnCl2化学纯晶状白色固体H3BO3工业级白色固体粉末表3 载体中间体及其它药品Table 3 The intermediate of carrier and other materials药品名称药品状态NP-15 白色粘稠液体TSA-20 浅黄色粘稠液体OCT-5 浅黄色粘稠液体TX-40 蜡状固体TX-10 白色粘稠液体苯甲酸钠白色棒状固体在实验中还使用到一些常规药品。